一种粉末冶金齿轮的生产工艺的制作方法

本发明涉及一种粉末冶金齿轮的生产工艺，具体涉及液压泵齿轮的生产工艺，属于粉末冶金
技术领域：
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背景技术：
：齿轮传动是现代机械产品中应用最广的一中机械传动。因为它能保证恒定的传动比，具有传动效率高、范围大、寿命长等优点。而粉末冶金是采用金属粉末和非金属粉末混合后作为原料，经挤压成型后烧结而做成各种零件的工艺方法。粉末冶金技术能够以与制品外形极其相近的形状生产出高精度且尺寸稳定的零件，大大的减少了原材料的消耗与后续的加工成本。因此，不管是从环保或经济来说，粉末冶金工艺都非常适合生产齿轮产品。粉末冶金原材料中经常会加入一些其他的合金，例如ni、mn、cr、mo和脱模剂等等，这些原材料的添加能够有效地增加零件的机械性能，但也由于其他合金元素的增加导致了压胚密度的降低，而低密度意味着零件中的孔隙较多、孔隙较大。这些孔隙的存在对于热处理工艺会产生直接的影响，影响零件的最终成品质量。技术实现要素：本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种粉末冶金齿轮的生产工艺，提出了一个制程改善的方式，可以稳定而有效地进行大批量生产。本发明的技术方案，一种粉末冶金齿轮的生产工艺，其特征是：首先按照配方进行配料，称重好后放入混料机中进行混合，随后在成型模具中进行成型；将成型后压胚送入烧结炉中，进行预烧，再放入二次压制模具内进行二次压制，最后进行二次烧结等到初品；对所得初品进行精整，最后对其进行热处理，得到齿轮成品。步骤如下：(1)混料：铁粉92.1～92.5份，碳粉0.6～0.8份，cu粉1.4～1.6份，ni粉4.8～5.2份，脱模剂0.5份；首先将铁粉放入混料机中并加入0.3～0.5份的硅烷偶联剂后搅拌8～10min，再将c、cu、ni和脱模剂陆续放入混料机中搅拌机中，持续搅拌10～12min；最后将剩余的fe粉放入混料机中再搅拌30～35min后将原材料放置冷却；(2)成型：将步骤(1)混料完毕的原材料放入成型模具中，在550～600mpa力下以10～20pcs/min速度成型；(3)预烧：将成型后压胚送入烧结炉中，在630～680℃时烧结20～30min进行除蜡，在以850～950℃温度烧结100～120min，在烧结炉膛内加入2～3m3/h的氢气与氮气；(4)二次压制：将预烧后的产品放入二次压制模具内，以700～950mpa的压力对产品进行二次压制，压制时间为3～10pcs/min；(5)二次烧结：将经过二次压制后的产品送入烧结炉中以1150～1250℃温度烧结100～120min；并在烧结炉膛内加入2～3m3/h的氢气与氮气；(6)精整：将二次烧结后产品放入精整模内，以700～950mpa的压力下以3～10pcs/min的速度对产品进行精整。(7)热处理：将精整后产品送入热处理炉中进行热处理，温度为840～860℃，时间为120～180min；随后进行淬火，淬火油温控制在45～50℃，时间控制在15～30min；最后送入回火炉进行回火，回火炉温度控制在200～220℃，时间在1.5h，即得到齿轮成品。步骤(1)所述脱模剂具体为乙撑双硬脂酸酰胺。步骤(2)成形得到密度在7.0～7.1g/cm3，重量为13～17g，产品厚度为6.2～6.4mm的压胚。步骤(4)中，二次压制后的产品厚度为6.0～6.2mm，密度可达到7.2～7.35g/cm3。步骤(5)二次烧结后的产品密度达7.4/～7.5g/cm3，硬度达hrb110～130。步骤(7)制程所生产的传动齿轮硬度为hrc38～42°，对单齿进行扭力破坏测试数据达80～90nm。本发明的有益效果：采用本发明制程所生产的传动齿轮硬度为hrc38～42°，对单齿进行扭力破坏测试数据可达80～90nm。制备所得的液压泵齿轮顺利通过客户以10mpa的压力情况下连续运转200小时的条件；经过实测，可以稳定有效地进行大批量生产。附图说明图1是液压泵齿轮俯视图。具体实施方式实施例1本次机械零件用齿轮新工艺含下列制程:混料、成形、预烧、覆压、烧结、整型、热处理。(1)混料:机械零件用齿轮材料配方如下表:名称feccuni脱模剂份数92.1～92.5份0.6～0.8份1.4～1.6份4.8～5.2份0.5～1.5份将上述配方依据份数秤重好后先将40～45份的铁粉放入混料机中并加入0.3～0.5份的硅烷偶联剂后搅拌8～10分钟，再将上表中的c、cu、ni、脱模剂陆续放入混料机中搅拌机中持续搅拌10～12分钟后将剩余fe放入混料机中再搅拌30～35分钟后将原材料放置冷却。(2)成形：将搅拌好并放置冷却后的原材料放入成型模具中，在550～600mpa的压力下以10～20pcs/min速度压制成型，成形密度在7.0～7.1g/cm3、重量为13～17g、产品厚度为6.2～6.4mm的压胚。(3)预烧：将成型后压胚送入烧结炉中，在630～680℃时烧结20～30分钟进行除蜡，在以850～950℃温度烧结100～120分钟，在烧结炉膛内加入2～3m3/h的氢气与氮气，可以起到对产品的保护作用，压胚在预时可以把坯体内的脱模剂与其他一些杂质去除，也可以软化原材料铁粉的颗粒强度。并且因为在预烧时温度较低，此时预烧后的坯体强度并不高，在上述等等因素下，对坯体的二次压制便有了密度提升的空间。(4)二次压制：将预稍后的产品放入二次压制模具内，以700～950mpa的压力对产品进行二次压制。此时因为胚体在预烧时已经除去了坯体内的脱模剂与一些杂质，且原材料经过一次烧结后颗粒强度已经软化，且因为预烧时温度较低，本身杯体强度并不强，因而在700～950mpa的压力下可以顺利的的产品进行二次压制，压制后的产品厚度6.0～6.2，密度可达到7.2～7.35g/cm3，并且在二次压制的同时也可以矫正坯体因预烧时而变化的尺寸，在提高产品密度的情况下也同时对产品精度进行了矫正。(5)二次烧结：将经过二次压制后的产品送入烧结炉中以1150～1250℃温度烧结100～120分钟。并在烧结炉膛内加入2～3m3/h的氢气与氮气。经二次烧结后的产品密度可达7.4/～7.5g/cm3，硬度可达hrb110～130。(6)精整：将二次烧结后产品放入精整模内，以700～950mpa的压力对产品进行精整。产品在经过上述预烧与二次压制过程当中，对于尺寸精度已经基本控制住，因此在二次烧结过程当中的尺寸变化并不会太大，因而在整型制程当中主要是对于齿轮的齿型做一次矫正，让齿形能达到更高的产品精度。(7)热处理：将精整后产品送入热处理炉，热处理温度在840～860℃，热处理时间在120～180分钟后进行淬火，淬火油温控制在45～50℃。时间约控制在15～30min后送入回火炉进行回火，回火炉温度控制在200～220℃，时间在1.5小时。制备所得产品俯视图如图1所示。经上述制程所生产的传动齿轮硬度为hrc38～42°，对单齿进行扭力破坏测试数据可达80～90nm。经过上述制程制造的液压泵齿轮顺利通过客户以10mpa的压力情况下连续运转200小时的条件。并且可以稳定而有效地进行大批量生产。将本发明实施例制备所得液压泵齿轮与传统工艺制备的液压泵齿轮在相同条件下进行密度、热处理硬度、扭力测试和运转测试实验。具体结果如表1所示。表1密度热处理硬度扭力测试运转测试(压力10mpa)现有工艺7.1～7.2hrc32～3770～85nm部份齿部断裂新型工艺7.4～7.5hrc40～4080～90nm全数通过经由上表数据中显示，采用本发明工艺所生产的液压泵齿轮不管是在密度、硬度、扭力值与运转测试中均有更为突出的表现，也确保了产品能够完全的符合使用需求。当前第1页12